JP3528646B2 - Internal combustion engine having a combustion heater - Google Patents
Internal combustion engine having a combustion heaterInfo
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼式ヒータを有
する内燃機関に関し、詳しくは内燃機関の始動性の向上
や暖機の促進を図るために内燃機関に備えられる燃焼式
ヒータに燃焼用空気を送る送気技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine having a combustion type heater, and more particularly, to a combustion type heater provided in the internal combustion engine for improving the startability and warming up of the internal combustion engine. Related to air delivery technology.
【０００２】[0002]
【従来の技術】内燃機関の始動性の向上や暖機の促進を
図るため、例えば特開昭６０−７８８１９号公報では、
燃焼式ヒータの出す燃焼ガスを利用する技術を示してい
る。2. Description of the Related Art In order to improve the startability of an internal combustion engine and to accelerate warm-up, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-78819 discloses that:
The technique of utilizing combustion gas emitted from a combustion heater is shown.
【０００３】燃焼式ヒータは、燃焼ガスを燃焼式ヒータ
の外部に送り出す送風手段としてのファンを備えてい
る。ファンはファンモータで駆動し、ファンモータに
は、一般に電動モータを利用する。The combustion heater is equipped with a fan as a blowing means for sending combustion gas to the outside of the combustion heater. The fan is driven by a fan motor, and an electric motor is generally used as the fan motor.
【０００４】電動モータは、周知のように、回転軸と、
この回転軸に固定した回転子としてのロータと、このロ
ータと対向する静止部分である固定子いわゆるステイタ
とを有する。また、ロータとステイタとの間に電流通路
を形成すべく、回転軸およびステイタにはそれぞれ整流
子およびブラシを有する。As is well known, the electric motor has a rotating shaft and
It has a rotor as a rotor fixed to the rotating shaft and a so-called stator, which is a stationary portion facing the rotor. Further, in order to form a current path between the rotor and the status, the rotating shaft and the status have a commutator and a brush, respectively.
【０００５】ところが、長期に渡ってモータを回転する
と、いわゆるブラシ摩耗が発生する。このため、その摩
耗度が高ければモータ寿命は短くなる。一方、内燃機関
の排気系に設けたタービンを排気ガスの勢いで回転する
ことで吸気系に設けたコンプレッサを回転し、これによ
り吸気を過給する過給機としてのターボチャージャを備
えた内燃機関が知られている。However, when the motor is rotated for a long period of time, so-called brush wear occurs. Therefore, if the degree of wear is high, the motor life will be short. On the other hand, an internal combustion engine equipped with a turbocharger as a supercharger for supercharging intake air by rotating a compressor provided in the intake system by rotating a turbine provided in the exhaust system of the internal combustion engine with the force of exhaust gas. It has been known.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、ターボチャ
ージャを備えた内燃機関に上記のような燃焼式ヒータを
備えたとしても、従来、ターボチャージャと燃焼式ヒー
タとの間には、何らかの直接的関連性を見い出した例は
ない。Even if an internal combustion engine having a turbocharger is provided with the combustion heater as described above, conventionally, there is some direct relation between the turbocharger and the combustion heater. There is no example of finding sex.
【０００７】本発明はそのような技術的背景の下になさ
れたもので、電動モータで駆動する送風ファンを有する
燃焼式ヒータと、ターボチャージャとの間に直接的な関
連性を見い出すことにより、ブラシ摩耗を減らして電動
モータの寿命を延ばすことを課題とする。The present invention has been made under such a technical background, and by finding a direct relationship between a combustion heater having a blower fan driven by an electric motor and a turbocharger, It is an object to reduce brush wear and extend the life of an electric motor.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の燃焼式ヒータを有する内燃機関は、以下の
手段を採用した。In order to solve the above problems, an internal combustion engine having a combustion heater according to the present invention employs the following means.
【０００９】すなわち、本発明の内燃機関は、燃料を燃
焼して得た熱で機関関連要素を昇温する燃焼式ヒータ
と、この燃焼式ヒータに内燃機関の吸気通路から燃焼用
空気を供給する空気供給路と、この空気供給路を介して
供給した前記燃焼用空気とともに前記燃料を燃焼したこ
とで出る燃焼ガスを前記吸気通路に排出する燃焼ガス排
出路と、内燃機関の排気通路に設けたタービンの回転に
より前記吸気通路に設けたコンプレッサを回転すること
で吸気を過給する過給機と、を備え、前記空気供給路の
前記吸気通路との接続箇所を前記コンプレッサの下流側
にするとともに、前記燃焼ガス排出路の前記吸気通路と
の接続箇所を前記コンプレッサの上流側にし、前記過給
時にコンプレッサを境とした前記吸気通路の上流側と下
流側とで生じる圧力差により、前記燃焼用空気を前記空
気供給路から前記燃焼式ヒータに供給する燃焼式ヒータ
を有する内燃機関である。That is, the internal combustion engine of the present invention supplies a combustion heater for raising the temperature of the engine-related elements with the heat obtained by burning the fuel, and the combustion air is supplied to the combustion heater from the intake passage of the internal combustion engine. An air supply passage, a combustion gas discharge passage for discharging combustion gas generated by burning the fuel together with the combustion air supplied through the air supply passage to the intake passage, and an exhaust passage of an internal combustion engine are provided. A turbocharger for supercharging intake air by rotating a compressor provided in the intake passage by rotation of a turbine, and a connection point of the air supply passage with the intake passage is located downstream of the compressor. , A pressure generated between the upstream side and the downstream side of the intake passage with the compressor as a boundary at the time of the supercharging, with a connection point of the combustion gas discharge passage to the intake passage being upstream of the compressor. Accordingly, an internal combustion engine having a combustion heater supplied to the combustion heater of the combustion air from the air supply passage.
【００１０】本発明の燃焼式ヒータを有する内燃機関で
は、吸気通路と燃焼式ヒータとの間で空気供給路と燃焼
ガス排出路とを介してガス（空気）の流通が為される。
つまり、空気供給路を介して、吸気通路から燃焼式ヒー
タに燃焼用空気が送られる。そして、この燃焼用空気と
ともに燃料を燃焼した後、燃焼式ヒータから出る燃焼ガ
スを燃焼ガス排出路を介して吸気通路に排出する。In the internal combustion engine having the combustion heater of the present invention, gas (air) is circulated between the intake passage and the combustion heater via the air supply passage and the combustion gas discharge passage.
That is, the combustion air is sent from the intake passage to the combustion heater via the air supply passage. Then, after burning the fuel together with the combustion air, the combustion gas discharged from the combustion heater is discharged to the intake passage through the combustion gas discharge passage.
【００１１】また、排気通路に設けたタービンの回転に
よって吸気通路に設けたコンプレッサが回転すれば、吸
気通路の吸気が過給されて吸気通路には過給圧が生じ
る。過給圧が生じると、コンプレッサを境としてその上
流側と下流側とでは圧力差ができ、コンプレッサ下流の
圧力が高まって、相対的にコンプレッサ上流の圧力が低
くなる。When the compressor provided in the intake passage is rotated by the rotation of the turbine provided in the exhaust passage, the intake air in the intake passage is supercharged and a supercharging pressure is generated in the intake passage. When the supercharging pressure occurs, a pressure difference occurs between the upstream side and the downstream side of the compressor as a boundary, the pressure downstream of the compressor increases, and the pressure upstream of the compressor relatively decreases.
【００１２】そして、空気供給路の吸気通路との接続箇
所を圧力の高いコンプレッサ下流にするとともに、燃焼
ガス排出路の吸気通路との接続箇所を圧力の低いコンプ
レッサの上流にしてある。したがって、吸気通路内の空
気のうちコンプレッサ下流側の空気の一部は、前記圧力
差により吸気通路から空気供給路を経て燃焼式ヒータに
流れ、ヒータ燃焼用の空気となる。The connecting point of the air supply passage to the intake passage is located downstream of the high-pressure compressor, and the connecting portion of the combustion gas discharge passage to the intake passage is located upstream of the low-pressure compressor. Therefore, of the air in the intake passage, a part of the air on the downstream side of the compressor flows from the intake passage to the combustion heater via the air supply passage due to the pressure difference, and becomes heater combustion air.
【００１３】したがって、本発明の燃焼式ヒータを有す
る内燃機関では、少なくともコンプレッサが稼動する過
給時においては、ヒータ燃焼用の空気を燃焼式ヒータに
供給できる。そして、この空気は燃料とともに燃焼に供
され、その後燃焼ガスとなって燃焼ガス排出路から吸気
通路に排出される。Therefore, in the internal combustion engine having the combustion heater of the present invention, the air for heater combustion can be supplied to the combustion heater at least during supercharging when the compressor operates. Then, this air is used for combustion together with fuel, and then becomes combustion gas and is discharged from the combustion gas discharge passage to the intake passage.
【００１４】よって、前記圧力差を利用することにより
燃焼式ヒータへの送風が可能である。つまり前記圧力差
の利用により燃焼式ヒータ内においてガスの流通を可能
にする。それ故、過給時には特別に送風を行うための手
段を作動する必要がなくなるのでそれだけエネルギ消費
が少なくて済む。Therefore, it is possible to blow air to the combustion type heater by utilizing the pressure difference. That is, the use of the pressure difference enables the gas to flow in the combustion heater. Therefore, during supercharging, it is not necessary to activate the special means for blowing air, and thus the energy consumption can be reduced accordingly.
【００１５】さらに好適な手段としては、前記空気供給
路から前記燃焼式ヒータを介して前記燃焼ガス排出路へ
と至る流通路中のいずれかの位置に、燃焼用空気を前記
燃焼式ヒータに送る送風手段を備えるようにしてもよ
い。As a further preferable means, the combustion air is sent to the combustion heater at any position in the flow passage from the air supply passage to the combustion gas discharge passage via the combustion heater. You may make it provide a ventilation means.
【００１６】本発明の燃焼式ヒータを有する内燃機関で
は、少なくともコンプレッサが稼動する過給時において
は、燃焼式ヒータに備えてある送風手段を作動しなくて
も、ヒータ燃焼用の空気を燃焼式ヒータに供給できる。
つまり、前記圧力差を利用することにより送風手段を作
動しなくても送風手段を作動したと同じに送風し、これ
により燃焼式ヒータ内においてガスの流通を可能にす
る。それ故、過給時には送風手段を駆動する駆動力を不
用にできる。このため、それだけエネルギ消費が少なく
て済む。In the internal combustion engine having the combustion heater of the present invention, at least at the time of supercharging when the compressor operates, the air for combustion of the heater is burned even if the air blowing means provided in the combustion heater is not operated. Can be supplied to the heater.
That is, by utilizing the pressure difference, the air is blown in the same manner as when the air blowing unit is operated even if the air blowing unit is not operated, thereby enabling the gas to flow in the combustion heater. Therefore, at the time of supercharging, the driving force for driving the blowing means can be made unnecessary. Therefore, less energy is consumed.
【００１７】さらに好適な手段としては、前記送風手段
は、送風ファンと、この送風ファンを駆動する駆動源と
しての電動モータとを用いるとよい。この場合、少なく
とも過給時には、電動モータを回す必要がないので、電
動モータのブラシ摩耗が少なくなり、よってモータが長
持ちする。なお、前記圧力差によって、燃焼式ヒータ内
に前記のようにガスの流通が出来るため、その流力によ
って電動モータが回転することはあっても、その回転数
は電動モータが自ら回転する場合の回転数よりもはるか
に少ない。よって、ブラシ摩耗が従来よりも減ってると
いう効果を奏することには変わりない。As a further preferable means, the blower means may use a blower fan and an electric motor as a drive source for driving the blower fan. In this case, since it is not necessary to rotate the electric motor at least during supercharging, brush wear of the electric motor is reduced, and thus the motor lasts longer. Since the gas can flow in the combustion heater due to the pressure difference as described above, the electric motor may rotate due to its flow force, but the rotation speed is the same as when the electric motor rotates by itself. Much less than rpm. Therefore, there is no change in that the brush wear is reduced as compared with the conventional case.
【００１８】さらに好適な手段としては、前記電動モー
タは前記圧力差が所定値以下の場合に作動し、前記圧力
差が所定値よりも高い場合は作動しないことが望まし
い。ここで所定値とは、電動モータの駆動力の代わりに
前記圧力差によって燃焼用空気を燃焼式ヒータに送り出
すことができる最低値の圧力差をいう。As a further preferable means, it is preferable that the electric motor operates when the pressure difference is less than or equal to a predetermined value and does not operate when the pressure difference is higher than the predetermined value. Here, the predetermined value means the lowest pressure difference that allows the combustion air to be sent to the combustion heater by the pressure difference instead of the driving force of the electric motor.
【００１９】このようにすることで、圧力差が所定値よ
りも高い場合は電動モータを作動しなくてもよい。した
がって、それだけブラシ摩耗を減らすことができるので
モータは長持ちする。By doing so, it is not necessary to operate the electric motor when the pressure difference is higher than a predetermined value. Therefore, the brush wear can be reduced, and the motor can last longer.
【００２０】一方、圧力差が所定値以下の場合は電動モ
ータが作動する。圧力差が所定値以下の場合とは、例え
ば始動時やアイドリング時等の極低負荷時である。この
ような場合は、燃焼式ヒータの作動に伴って電動モータ
が作動するので、燃焼式ヒータから出る燃焼ガスを送風
ファンの回転によって燃焼ガス排出路から吸気通路に出
せる。よって、圧力差が所定値以下の場合でも、燃焼式
ヒータの出す熱を利用して暖機促進や始動性の向上を図
れる。On the other hand, when the pressure difference is less than the predetermined value, the electric motor operates. The case where the pressure difference is less than or equal to the predetermined value is, for example, when the load is extremely low, such as at the time of starting or idling. In such a case, since the electric motor operates in accordance with the operation of the combustion heater, the combustion gas emitted from the combustion heater can be discharged from the combustion gas discharge passage to the intake passage by the rotation of the blower fan. Therefore, even when the pressure difference is equal to or less than the predetermined value, it is possible to promote the warm-up and improve the startability by utilizing the heat generated by the combustion heater.
【００２１】なお、電動モータは前記圧力差が大きいほ
どその出力を小さくするようにしてもよい。つまり可変
制御にすることもできる。また、前記空気供給路にはこ
の空気供給路を通る空気量を制御する流通空気量制御手
段を有し、この流通空気量制御手段は前記圧力差に応じ
て燃焼式ヒータの送風量制御を行うようにしてもよい。The output of the electric motor may be reduced as the pressure difference increases. That is, variable control can also be used. Further, the air supply passage has a circulating air amount control means for controlling the amount of air passing through the air supply passage, and the circulating air amount control means controls the blowing amount of the combustion heater according to the pressure difference. You may do it.
【００２２】このようにすれば、燃焼式ヒータに向かう
燃焼用空気の量を機関運転状態に応じて適宜調整しつつ
好適量の燃焼用空気を燃焼式ヒータに供給できる。さら
に好適には、前記圧力差は、前記吸気通路のうち前記コ
ンプレッサの上流および下流にそれぞれ設けた吸気圧セ
ンサにより求めることが好ましい。With this configuration, a suitable amount of combustion air can be supplied to the combustion heater while appropriately adjusting the amount of combustion air directed to the combustion heater according to the engine operating state. More preferably, the pressure difference is determined by intake pressure sensors provided in the intake passage upstream and downstream of the compressor, respectively.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
燃焼式ヒータを有する内燃機関を添付した図面に基づい
て説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION An internal combustion engine having a combustion heater according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００２４】本発明を適用した内燃機関としてのディー
ゼルエンジンＩは、シリンダ２と、このシリンダ２内に
燃焼に必要な空気を送り込む吸気装置３と、シリンダ２
から出る排気ガスを大気中に放出する排気装置４とを有
する。A diesel engine I as an internal combustion engine to which the present invention is applied includes a cylinder 2, an intake device 3 for sending air required for combustion into the cylinder 2, and a cylinder 2.
An exhaust device 4 for discharging exhaust gas emitted from the exhaust gas to the atmosphere.
【００２５】シリンダ２は、その上部にシリンダヘッド
２ａを載置固定してあり、その内部にはピストン５を上
下動可能に設けてある。ピストン５の上部を構成するピ
ストンヘッドには燃焼室６を形成してある。A cylinder head 2a is mounted and fixed on the top of the cylinder 2, and a piston 5 is provided inside the cylinder 2 so as to be vertically movable. A combustion chamber 6 is formed in the piston head that constitutes the upper part of the piston 5.
【００２６】また、シリンダヘッド２ａには、ピストン
５が上昇して来た時に、燃焼室６に臨む吸気ポート８と
排気ポート９とを設けてある。吸気ポート８および排気
ポート９には、それぞれ吸気バルブ８ａおよび排気バル
ブ９ａを組み込んであり、両バルブ間には、シリンダ２
に燃料を噴射する噴射装置としてのインジェクタ１０を
シリンダ２に臨んだ状態で配置してある。The cylinder head 2a is provided with an intake port 8 and an exhaust port 9 which face the combustion chamber 6 when the piston 5 moves up. An intake valve 8a and an exhaust valve 9a are incorporated in the intake port 8 and the exhaust port 9, respectively, and the cylinder 2 is provided between both valves.
An injector 10 as an injection device for injecting fuel is disposed so as to face the cylinder 2.
【００２７】インジェクタ１０は、図示しないインジェ
クションポンプのポンプ圧を受けて燃料を噴出する。そ
して、吸気ポート８には吸気通路１１を接続し、排気ポ
ート９には排気通路１２を接続してある。The injector 10 receives the pump pressure of an injection pump (not shown) and ejects fuel. An intake passage 11 is connected to the intake port 8 and an exhaust passage 12 is connected to the exhaust port 9.
【００２８】吸気装置３は、エンジンＩに入る外気をろ
過する図示しないエアクリーナを始端とし、吸気ポート
８を終端とする。そして、エアクリーナと吸気ポート８
との間の吸気通路１１上には、複数の吸気系構造物であ
る、過給機つまりターボチャージャ１５のコンプレッサ
１５ａ，燃料を燃焼して得た熱で例えば機関冷却水等の
機関関連要素を昇温する燃焼式ヒータ１７，図示しな
い、吸気冷却装置であるインタークーラや吸入分岐管で
あるインテークマニホールド等を配置してある。The intake device 3 has an air cleaner (not shown) for filtering outside air entering the engine I as a starting end and an intake port 8 as an ending end. And air cleaner and intake port 8
A plurality of intake system structures, that is, the compressor 15a of the turbocharger 15, that is, the compressor 15a of the turbocharger 15, and the engine-related elements such as engine cooling water by the heat obtained by burning the fuel A combustion heater 17 for raising the temperature, an unillustrated intercooler as an intake cooling device, an intake manifold as an intake branch pipe, and the like are arranged.
【００２９】排気装置４は、排気ポート９を始端とし図
示しないマフラを終端とする。そして、排気ポート９と
マフラとの間の排気通路１２上には、複数の排気系構造
物である、ターボチャージャ１５のタービン１５ｂやガ
ス浄化装置としての触媒コンバータ１９等を備えてあ
る。なお、触媒コンバータ１９は、エンジンＩの排気ガ
スを主として浄化し、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスも合
わせて浄化する。The exhaust device 4 has an exhaust port 9 as a start end and a muffler (not shown) as an end. On the exhaust passage 12 between the exhaust port 9 and the muffler, there are provided a plurality of exhaust system structures such as a turbine 15b of the turbocharger 15 and a catalytic converter 19 as a gas purifying device. The catalytic converter 19 mainly purifies the exhaust gas of the engine I and also purifies the combustion gas of the combustion heater 17.
【００３０】前記吸気装置３と排気装置４とは、排気再
循環装置（以下「ＥＧＲ装置」）２３で結ばれている。
ＥＧＲ装置２３は、排気ガスを吸気系に戻してシリンダ
２で発生する窒素酸化物を低減する装置である。そのた
め、ＥＧＲ装置２３は、吸気装置３と排気装置４とを結
んでシリンダ２をバイパスする排気再循環通路としての
ＥＧＲ通路２３ａを有する。そして、ＥＧＲ通路２３ａ
には、そこを通る排気ガスの量を調整するＥＧＲ弁２３
ｂを備えている。ＥＧＲ弁２３ｂは、例えばエンジンＩ
が低速時または中速時等の中低負荷域にある場合に機関
温度が上昇したら開く。これによりＥＧＲ通路２３ａを
開通して排気系から吸気系に排気ガスを戻す。なお、Ｅ
ＧＲ装置２３は、アイドリング時および高速時には作動
しない。アイドリング時にあっては機関温度が低いため
ＮＯｘ低減効果が少ないからである。また、高速時にあ
ってＥＧＲ通路２３ａを開くと排気通路１２における排
気圧が低下し、タービン１５ｂの回転が低下するからで
ある。The intake device 3 and the exhaust device 4 are connected by an exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as "EGR device") 23.
The EGR device 23 is a device that returns the exhaust gas to the intake system to reduce the nitrogen oxides generated in the cylinder 2. Therefore, the EGR device 23 has an EGR passage 23a as an exhaust gas recirculation passage that connects the intake device 3 and the exhaust device 4 and bypasses the cylinder 2. Then, the EGR passage 23a
The EGR valve 23 for adjusting the amount of exhaust gas passing therethrough.
b. The EGR valve 23b is, for example, the engine I.
Open when the engine temperature rises when the engine is in a medium or low load range such as low speed or medium speed. As a result, the EGR passage 23a is opened to return the exhaust gas from the exhaust system to the intake system. In addition, E
The GR device 23 does not operate at idling and at high speed. This is because the engine temperature is low during idling and the NOx reduction effect is small. Also, if the EGR passage 23a is opened at a high speed, the exhaust pressure in the exhaust passage 12 is reduced, and the rotation of the turbine 15b is reduced.
【００３１】一方、吸気装置３に属する燃焼式ヒータ１
７は、燃焼式ヒータ１７に吸気通路１１から燃焼用空気
を供給する空気供給路３３と、空気供給路３３から入れ
た燃焼用空気とともに燃料を燃焼した後、燃焼式ヒータ
１７が出す燃焼ガスを吸気通路１１に排出する燃焼ガス
排出通路３５とを有する。On the other hand, the combustion type heater 1 belonging to the intake device 3
Reference numeral 7 denotes an air supply passage 33 for supplying combustion air from the intake passage 11 to the combustion heater 17, and a combustion gas emitted from the combustion heater 17 after combusting the fuel together with the combustion air introduced from the air supply passage 33. And a combustion gas discharge passage 35 that discharges into the intake passage 11.
【００３２】これら空気供給路３３と燃焼ガス排出通路
３５とで、燃焼式ヒータ１７を吸気通路１１に接続して
ある。燃焼式ヒータ１７は、燃焼ガスを吸気通路１１に
強制的に送る送風手段としての送風ファン１８を有す
る。送風ファン１８はその駆動源に電動モータ１８ａを
用いている。送風ファン１８が回転することで、燃焼式
ヒータ１７の空気流通路１７ａを流れる空気量を調整す
るとともに燃焼式ヒータ１７の燃焼熱を燃焼ガス排出通
路３５から外部につまり吸気通路１１に排出する。尚送
風ファン１８は、燃焼式ヒータ１７内ではなく、空気供
給路３３または燃焼ガス排出通路３５に備えるようにす
ることもできる。The combustion heater 17 is connected to the intake passage 11 by the air supply passage 33 and the combustion gas discharge passage 35. The combustion heater 17 has a blower fan 18 as a blower for forcibly sending the combustion gas to the intake passage 11. The blower fan 18 uses an electric motor 18a as its drive source. By rotating the blower fan 18, the amount of air flowing through the air flow passage 17a of the combustion heater 17 is adjusted and the combustion heat of the combustion heater 17 is discharged from the combustion gas discharge passage 35 to the outside, that is, to the intake passage 11. The blower fan 18 may be provided not in the combustion heater 17 but in the air supply passage 33 or the combustion gas discharge passage 35.
【００３３】また、吸気通路１１のうち、空気供給路３
３と吸気通路１１の接続箇所Ｃ１および燃焼ガス排出通
路３５と吸気通路１１の接続箇所Ｃ２との間の部分に
は、前記コンプレッサ１５ａが位置する。接続箇所Ｃ１
はコンプレッサ１５ａの下流にあり、接続箇所Ｃ２はコ
ンプレッサ１５ａの上流にある。Further, of the intake passage 11, the air supply passage 3
The compressor 15a is located in a portion between the connection point C3 of the intake air passage 11 and the connection point C2 of the combustion gas exhaust passage 35 and the intake passage 11. Connection point C1
Is downstream of the compressor 15a, and the connection point C2 is upstream of the compressor 15a.
【００３４】さらに、接続箇所Ｃ１とコンプレッサ１５
ａとの間には吸気圧センサ３６ａを設置し、接続箇所Ｃ
２とコンプレッサ１５ａとの間には吸気圧センサ３６ｂ
を設置してある。なお、吸気通路１１のうち、接続箇所
Ｃ２とＥＧＲ弁２３ｂとの間には吸気通路１１を通る吸
気を絞る吸気絞り弁１１ａを設けてある。Further, the connection point C1 and the compressor 15
An intake pressure sensor 36a is installed between a and a connection point C
The intake pressure sensor 36b is provided between the compressor 2 and the compressor 15a.
Is installed. An intake throttle valve 11a that throttles intake air passing through the intake passage 11 is provided between the connection point C2 and the EGR valve 23b in the intake passage 11.
【００３５】そして、空気供給路３３の途中には、空気
供給路３３を通る空気量を調整する流通空気量制御手段
としての空気流量調整弁３７を設けてある。この調整弁
３７は、吸気圧センサ３６ａの検出した圧力値と吸気圧
センサ３６ｂの検出した圧力値との差圧値からその開度
が定まる。つまり、空気流量調整弁３７は、前記圧力差
に応じて燃焼式ヒータの送風量制御を行う。なお、吸気
通路１１のうち吸気圧センサ３６ｂ側は、大気圧とほぼ
同等である。それ故、調整弁３７による空気供給路３３
を通る空気流量の調整は、吸気圧センサ３６ａの検出値
のみから求めてもよい。よって、圧力差ではなく、コン
プレッサ１５ａ下流での過給圧に応じて燃焼式ヒータの
送風量制御を行うということができる。An air flow rate adjusting valve 37 as a circulating air amount control means for adjusting the amount of air passing through the air supply passage 33 is provided in the middle of the air supply passage 33. The opening of the adjusting valve 37 is determined from the differential pressure value between the pressure value detected by the intake pressure sensor 36a and the pressure value detected by the intake pressure sensor 36b. That is, the air flow rate adjusting valve 37 controls the air flow rate of the combustion heater according to the pressure difference. The intake pressure sensor 36b side of the intake passage 11 is almost equal to the atmospheric pressure. Therefore, the air supply passage 33 by the adjusting valve 37
The adjustment of the air flow rate passing through may be obtained only from the detection value of the intake pressure sensor 36a. Therefore, it can be said that the air flow rate of the combustion heater is controlled according to the boost pressure downstream of the compressor 15a instead of the pressure difference.
【００３６】そして、圧力差（または過給圧。以下同
じ）が所定値以下の場合に電動モータ１８ａが作動し、
前記圧力差が所定値よりも高い場合は作動しない。な
お、「所定値」とは、電動モータ１８ａの駆動力の代わ
りに前記圧力差によって燃焼式ヒータ１７に燃焼用空気
を送り出せる最低値の圧力差をいう。When the pressure difference (or supercharging pressure; the same applies hereinafter) is less than a predetermined value, the electric motor 18a operates,
If the pressure difference is higher than a predetermined value, it will not operate. The "predetermined value" means the lowest pressure difference that allows the combustion air to be sent to the combustion heater 17 by the pressure difference instead of the driving force of the electric motor 18a.
【００３７】また、内燃機関が高出力を要求されている
か否かの判定、つまりターボチャージャの作動要求の有
無を判断するのは、図示しないコンピュータ、つまりエ
ンジン制御装置ＥＣＵに含まれる中央処理制御装置ＣＰ
Ｕである。Further, it is a computer (not shown), that is, a central processing control unit included in the engine control unit ECU, that determines whether or not the internal combustion engine is required to have a high output, that is, whether or not there is a request for operating the turbocharger. CP
U.
【００３８】ＣＰＵは、エンジンＩに設けられる、アク
セル開度センサや回転数センサ等エンジン負荷を示す指
標となるセンサがエンジンＩの運転状態ごとに検出した
値、過給時に吸気圧センサ３６ａおよび吸気圧センサ３
６ｂが検出したコンプレッサ１５ａの下流側圧力および
上流側圧力の差を総合的に判断し、その結果、内燃機関
が高出力を要求されているか否かを判定する。そして、
その判定結果に応じて、ＣＰＵは調整弁３７の開度や送
風ファン１８の回転数を好適な状態に調整する。
〈実施の形態の作用効果〉次に、実施の形態の作用効果
について説明する。The CPU is a value detected for each operating state of the engine I by a sensor, such as an accelerator opening sensor or a rotation speed sensor, which is an index for indicating the engine load, which is provided in the engine I. Barometric pressure sensor 3
The difference between the pressure on the downstream side and the pressure on the upstream side of the compressor 15a detected by 6b is comprehensively determined, and as a result, it is determined whether or not the high output of the internal combustion engine is required. And
According to the determination result, the CPU adjusts the opening degree of the adjusting valve 37 and the rotation speed of the blower fan 18 to a suitable state. <Operation and Effect of Embodiment> Next, the operation and effect of the embodiment will be described.
【００３９】ディーゼルエンジンＩでは、吸気通路１１
と燃焼式ヒータ１７との間で空気供給路３３と燃焼ガス
排出路３５とを介してガスの流通が為される。つまり、
空気供給路３３を介して、吸気通路１１から燃焼式ヒー
タ１７に燃焼用空気が送られる。そして、燃焼用空気と
ともに燃料を燃焼した後、燃焼式ヒータ１７から出る燃
焼ガスを燃焼ガス排出路３５を介して吸気通路１１に排
出する。In the diesel engine I, the intake passage 11
Gas is circulated between the combustion heater 17 and the combustion type heater 17 through the air supply passage 33 and the combustion gas discharge passage 35. That is,
Combustion air is sent from the intake passage 11 to the combustion heater 17 via the air supply passage 33. Then, after burning the fuel together with the combustion air, the combustion gas emitted from the combustion heater 17 is discharged to the intake passage 11 via the combustion gas discharge passage 35.
【００４０】また、排気通路１２に設けたタービン１５
ｂの回転によって吸気通路１１に設けたコンプレッサ１
５ａが回転すれば、吸気通路１１の吸気が過給されて吸
気通路１１には過給圧が生じる。過給圧が生じると、コ
ンプレッサ１５ａを境としてその上流側と下流側とでは
圧力差ができ、コンプレッサ下流側の圧力が高まって、
相対的にコンプレッサ上流側の圧力が低くなる。Further, the turbine 15 provided in the exhaust passage 12
Compressor 1 provided in intake passage 11 by rotation of b
When 5a rotates, the intake air in the intake passage 11 is supercharged, and the supercharging pressure is generated in the intake passage 11. When the supercharging pressure occurs, a pressure difference is created between the upstream side and the downstream side of the compressor 15a, and the pressure on the downstream side of the compressor increases.
The pressure on the upstream side of the compressor becomes relatively low.
【００４１】そして、この実施の形態では、空気供給路
３３の吸気通路１１との接続箇所Ｃ１が圧力の高いコン
プレッサ１５ａの下流にあり、燃焼ガス排出路３５の吸
気通路１１との接続箇所Ｃ２が圧力の低いコンプレッサ
１５ａの上流にある。したがって、吸気通路１１にある
空気のうちコンプレッサ下流側の空気の一部は、前記圧
力差により吸気通路１１から空気供給路３３経て燃焼式
ヒータ１７に流れて燃焼用空気となる。また、空気供給
路３３には、調整弁３７を設けてあるので、燃焼式ヒー
タ１７に向かう空気量を機関運転状態に応じて適宜調整
しつつ好適量の燃焼用空気を燃焼式ヒータ１７に供給で
きる。In this embodiment, the connection point C1 of the air supply passage 33 with the intake passage 11 is located downstream of the high-pressure compressor 15a, and the connection portion C2 of the combustion gas discharge passage 35 with the intake passage 11 is formed. It is located upstream of the low-pressure compressor 15a. Therefore, part of the air in the intake passage 11 on the downstream side of the compressor flows from the intake passage 11 through the air supply passage 33 to the combustion heater 17 due to the pressure difference, and becomes combustion air. Further, since the air supply path 33 is provided with the adjusting valve 37, a suitable amount of combustion air is supplied to the combustion heater 17 while appropriately adjusting the amount of air directed to the combustion heater 17 according to the engine operating state. it can.
【００４２】したがって、エンジンＩでは、少なくとも
コンプレッサ１５ａが稼動する過給時においては、燃焼
式ヒータ１７に備えてある送風ファン１８を電動ファン
モータ１８で回転しなくても、燃焼用空気を燃焼式ヒー
タ１７に供給できる。そしてこの空気は燃料とともに燃
焼に供され、その後燃焼ガスとなって燃焼ガス排出路３
５から吸気通路１１に排出される。Therefore, in the engine I, at least at the time of supercharging when the compressor 15a is operated, the combustion air is burned by the combustion fan 17 even if the blower fan 18 provided in the combustion heater 17 is not rotated by the electric fan motor 18. It can be supplied to the heater 17. Then, this air is used for combustion together with the fuel, and then becomes combustion gas to form the combustion gas discharge passage 3
5 is discharged to the intake passage 11.
【００４３】よって、少なくとも過給時には送風ファン
１８を駆動する電動ファンモータ１８の駆動を必要とし
ない。このため、それだけエネルギ消費が少なくて済
む。また、過給時には電動モータ１８を回さなくてよい
ので、それだけブラシ摩耗が少ない故、電動モータ１８
の寿命が長くなる。なお、過給圧によって燃焼式ヒータ
１７内に前記のようにガスの流通が出来るので、ガス流
力によって電動ファンモータ１８が回転することはあっ
ても、その時の回転数は電動ファンモータ１８が自ら回
転する場合の回転数よりもはるかに少ない。よって、そ
の場合であってもブラシ摩耗が従来よりも減るという効
果を奏することに変わりない。Therefore, it is not necessary to drive the electric fan motor 18 for driving the blower fan 18 at least during supercharging. Therefore, less energy is consumed. Further, since it is not necessary to rotate the electric motor 18 during supercharging, the brush wear is reduced accordingly.
Lifespan is extended. Since gas can be circulated in the combustion heater 17 by the supercharging pressure as described above, the electric fan motor 18 may be rotated by the gas flow force, but at that time, the rotation speed of the electric fan motor 18 is Far less than the number of rotations when rotating by itself. Therefore, even in that case, the effect of reducing the brush wear as compared with the conventional case is still achieved.
【００４４】さらに、ターボチャージャが作動すると、
吸気通路１１における接続箇所Ｃ１の方が接続箇所Ｃ２
よりも圧力が高い。よって、両者の圧力差があることに
よって、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスは燃焼式ヒータ１
７に向けて流れる。したがって、燃焼式ヒータ１７の燃
焼ガスを送るエネルギは小さくてよい。Further, when the turbocharger operates,
The connection point C1 in the intake passage 11 is the connection point C2
Higher pressure than. Therefore, due to the pressure difference between the two, the combustion gas of the combustion heater 17 is
Flow toward 7. Therefore, the energy for sending the combustion gas of the combustion heater 17 may be small.
【００４５】しかも、電動モータ１８ａは圧力差が前記
所定値以下の場合に作動し、過給圧が所定値よりも高い
場合は作動しないようになっている。そして、所定値と
は、前記のように、電動モータ１８ａの駆動力の代わり
に前記圧力差で燃焼用空気を燃焼式ヒータ１８に送り出
すことができる最低値の圧力差をいうので、過給時には
圧力差が所定値よりも高くなる。このため、電動モータ
１８ａを作動しなくてもよい。よって、電気モータ１８
を少なくとも過給時には休ませることができ、ブラシ摩
耗だけでなくモータ１８自体の持ちが良くなる。Moreover, the electric motor 18a operates when the pressure difference is less than the predetermined value and does not operate when the boost pressure is higher than the predetermined value. As described above, the predetermined value means the lowest pressure difference that allows the combustion air to be sent to the combustion heater 18 by the pressure difference instead of the driving force of the electric motor 18a. The pressure difference becomes higher than the predetermined value. Therefore, it is not necessary to operate the electric motor 18a. Therefore, the electric motor 18
Can be rested at least at the time of supercharging, and not only the brush wear but also the holding of the motor 18 itself is improved.
【００４６】一方、過給圧が所定値以下の場合は電動モ
ータ１８ａが作動する。圧力差が所定値以下の場合と
は、例えば始動時やアイドリング時等の極低負荷時であ
る。このような場合は、燃焼式ヒータ１７の作動に伴っ
て電動モータ１８ａが作動する。よって、燃焼式ヒータ
１７から出る燃焼ガスを送風ファン１８の回転によって
燃焼ガス排出路３５から吸気通路１１に出せる。このた
め、圧力差が所定値以下の場合でも、燃焼式ヒータ１７
の出す熱を利用して暖機促進や始動性の向上を図れる。On the other hand, when the boost pressure is less than the predetermined value, the electric motor 18a operates. The case where the pressure difference is less than or equal to the predetermined value is, for example, when the load is extremely low, such as at the time of starting or idling. In such a case, the electric motor 18a operates along with the operation of the combustion heater 17. Therefore, the combustion gas discharged from the combustion heater 17 can be discharged from the combustion gas discharge passage 35 to the intake passage 11 by the rotation of the blower fan 18. Therefore, even if the pressure difference is less than a predetermined value, the combustion heater 17
The heat generated by the engine can be used to promote warm-up and improve startability.
【００４７】このように本発明に係るディーゼルエンジ
ンＩにあっては、ターボチャージャと燃焼式ヒータ１７
との間に直接的な関連性を持って、つまり過給時に吸気
通路１１のコンプレッサ１５ａを境として生じる上流側
と下流側との間で生じる圧力差を利用して燃焼式ヒータ
１７に空気を送るという関連を持っているので、少なく
とも過給時には電気モータ１８を回転しなくともよくな
る。よって、それだけエネルギの消費が少なくて済み、
また電気モータ１８のブラシ摩耗を減らせることになる
ので電動モータ１８ａの寿命を延ばせる。As described above, in the diesel engine I according to the present invention, the turbocharger and the combustion heater 17 are used.
With a direct relationship, that is, by utilizing the pressure difference between the upstream side and the downstream side that occurs at the compressor 15a of the intake passage 11 at the time of supercharging, air is supplied to the combustion heater 17. Since it has a relation of sending, it is not necessary to rotate the electric motor 18 at least during supercharging. Therefore, less energy is consumed,
Further, since the brush wear of the electric motor 18 can be reduced, the life of the electric motor 18a can be extended.
【００４８】なお、電動モータ１８は前記圧力差が大き
いほどその出力を小さくするようにしてもよい。つまり
圧力差に応じて電動モータの出力を可変制御するように
してよい。このようにすることで、圧力差が高まる程電
動モータ１８ａの出力を小さくできるので、これによっ
てもエネルギの節約ができる。The output of the electric motor 18 may be reduced as the pressure difference increases. That is, the output of the electric motor may be variably controlled according to the pressure difference. By doing so, the output of the electric motor 18a can be made smaller as the pressure difference increases, and this also saves energy.
【００４９】[0049]
【発明の効果】本発明燃焼式ヒータを有する内燃機関に
よれば、コンプレッサを境として吸気通路の上流側と下
流側との間で生じる圧力差を利用することにより、送風
手段を作動しなくても送風手段を作動したと同じに送風
できる。つまり、燃焼式ヒータ内においてガスの流通を
可能にする。それ故、少なくとも過給時には送風手段を
駆動する駆動力を不用にできる。このため、それだけエ
ネルギ消費が少なくて済む。また、送風手段の駆動源と
して電動モータを用いれば、少なくとも過給時には、電
動モータを回す必要がなくなる。よって、電動モータの
ブラシ摩耗が少なくなり、よってモータが長持ちする。According to the internal combustion engine having the combustion heater of the present invention, the blower means is not operated by utilizing the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the intake passage with the compressor as a boundary. Can also blow air in the same way as when the blowing means is activated. That is, the gas can be circulated in the combustion heater. Therefore, at least at the time of supercharging, the driving force for driving the blowing means can be made unnecessary. Therefore, less energy is consumed. Further, if the electric motor is used as the drive source of the blower, it is not necessary to rotate the electric motor at least during supercharging. Therefore, the brush wear of the electric motor is reduced, and the motor lasts longer.
【図１】 本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関
の実施の形態の概略構成図FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of an internal combustion engine having a combustion heater according to the present invention.
Ｉ…ディーゼルエンジン（内燃機関） ２…シリンダ ２ａ…シリンダヘッダ ３…吸気装置 ４…排気装置 ５…ピストン ６…燃焼室 ８…吸気ポート ８ａ…吸気バルブ ９…排気ポート ９ａ…排気バルブ １０…インジェクタ １１…吸気通路 １１ａ…吸気絞り弁 １２…排気通路 １５ａ…ターボチャージャ １５ａ…ターボチャージャ（過給機）のコンプレッサ １５ｂ…ターボチャージャのタービン １７…燃焼式ヒータ １８…送風ファン（送風手段） １８ａ…電動モータ １９…触媒コンバータ ２１…燃焼ガス導入通路 ２３…排気再循環装置（ＥＧＲ装置） ２３ａ…ＥＧＲ通路 ２３ｂ…ＥＧＲ弁 ３３…空気供給路 ３５…燃焼ガス排出通路 ３６ａ…吸気圧センサ ３６ｂ…吸気圧センサ ３７…空気量調整弁（流通空気量制御手段） ３８…吸気絞り弁 Ｃ１…空気供給路３３と吸気通路１１との接続箇所 Ｃ２…燃焼ガス排出路３５と吸気通路１１との接続箇所 I ... Diesel engine (internal combustion engine) 2 ... Cylinder 2a ... Cylinder header 3 ... Intake device 4 ... Exhaust device 5 ... Piston 6 ... Combustion chamber 8 ... Intake port 8a ... intake valve 9 ... Exhaust port 9a ... Exhaust valve 10 ... Injector 11 ... Intake passage 11a ... intake throttle valve 12 ... Exhaust passage 15a ... Turbocharger 15a ... Turbocharger (supercharger) compressor 15b ... Turbocharger turbine 17 ... Combustion type heater 18 ... Blower fan (blower means) 18a ... Electric motor 19 ... Catalytic converter 21 ... Combustion gas introduction passage 23 ... Exhaust gas recirculation device (EGR device) 23a ... EGR passage 23b ... EGR valve 33 ... Air supply path 35 ... Combustion gas discharge passage 36a ... Intake pressure sensor 36b ... Intake pressure sensor 37 ... Air amount adjusting valve (circulating air amount controlling means) 38 ... Intake throttle valve C1 ... Connection point between air supply passage 33 and intake passage 11 C2 ... Connection point between the combustion gas discharge passage 35 and the intake passage 11
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 31/04 Ｆ０２Ｎ 17/04 Ａ Ｆ０２Ｎ 17/04 17/047 Ｚ 17/047 17/08 Ｂ 17/08 Ｆ０２Ｍ 31/06 Ａ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02M 31/06 F02B 37/00 302 F02D 23/00 F02D 23/02 F02D 41/06 351 F02M 31/04 F02N 17/04 F02N 17/047 F02N 17/08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F02M 31/04 F02N 17/04 A F02N 17/04 17/047 Z 17/047 17/08 B 17/08 F02M 31/06 A (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F02M 31/06 F02B 37/00 302 F02D 23/00 F02D 23/02 F02D 41/06 351 F02M 31/04 F02N 17/04 F02N 17/047 F02N 17/08
Claims (7)
昇温する燃焼式ヒータと、 この燃焼式ヒータに内燃機関の吸気通路から燃焼用空気
を供給する空気供給路と、 この空気供給路を介して供給した前記燃焼用空気ととも
に前記燃料を燃焼したことで出る燃焼ガスを前記吸気通
路に排出する燃焼ガス排出路と、 内燃機関の排気通路に設けたタービンの回転により前記
吸気通路に設けたコンプレッサを回転することで吸気を
過給する過給機と、 を備え、 前記空気供給路の前記吸気通路との接続箇所を前記コン
プレッサの下流側にするとともに、前記燃焼ガス排出路
の前記吸気通路との接続箇所を前記コンプレッサの上流
側にし、 前記過給時にコンプレッサを境とした前記吸気通路の上
流側と下流側とで生じる圧力差により、前記燃焼用空気
を前記空気供給路から前記燃焼式ヒータに供給する燃焼
式ヒータを有する内燃機関。1. A combustion type heater that heats an engine-related element with heat obtained by burning fuel, an air supply path for supplying combustion air from an intake passage of an internal combustion engine to the combustion type heater, and this air. A combustion gas discharge path for discharging combustion gas generated by burning the fuel together with the combustion air supplied through a supply path to the intake passage, and the intake passage by rotation of a turbine provided in an exhaust passage of an internal combustion engine. And a supercharger for supercharging intake air by rotating a compressor provided in the air supply passage, the connection portion of the air supply passage to the intake passage is located on the downstream side of the compressor, and the combustion gas exhaust passage The connection point with the intake passage is set to the upstream side of the compressor, and the combustion air is generated by a pressure difference generated between the upstream side and the downstream side of the intake passage when the compressor is used as a boundary. An internal combustion engine having a combustion heater for supplying the combustion heater from the air supply passage.
介して前記燃焼ガス排出路へと至る流通路中のいずれか
の位置に、燃焼用空気を前記燃焼式ヒータに送る送風手
段を備えることを特徴とする請求項１記載の燃焼式ヒー
タを有する内燃機関。2. A blower means for sending combustion air to the combustion heater at any position in a flow passage from the air supply passage to the combustion gas discharge passage via the combustion heater. An internal combustion engine having the combustion heater according to claim 1.
風ファンを駆動する駆動源としての電動モータとを有す
ることを特徴とする請求項２記載の燃焼式ヒータを有す
る内燃機関。3. The internal combustion engine having a combustion heater according to claim 2, wherein the blower unit has a blower fan and an electric motor as a drive source for driving the blower fan.
下の場合に作動し、前記圧力差が所定値よりも高い場合
は作動しないことを特徴とする請求項３記載の燃焼式ヒ
ータを有する内燃機関。4. The combustion heater according to claim 3, wherein the electric motor operates when the pressure difference is less than a predetermined value, and does not operate when the pressure difference is higher than a predetermined value. Internal combustion engine.
どその出力を小さくすることを特徴とする請求項３記載
の燃焼式ヒータを有する内燃機関。5. The internal combustion engine having a combustion heater according to claim 3, wherein the electric motor reduces its output as the pressure difference increases.
る空気量を制御する流通空気量制御手段を有し、この流
通空気量制御手段は前記圧力差に応じて燃焼式ヒータの
送風量制御を行うことを特徴とする請求項５記載の燃焼
式ヒータを有する内燃機関。6. The air supply passage has a circulating air flow rate control means for controlling the amount of air passing through the air supply passage, and the circulating air flow rate controlling means responds to the pressure difference by the blowing air flow rate of the combustion heater. An internal combustion engine having a combustion heater according to claim 5, which is controlled.
コンプレッサの上流および下流にそれぞれ設けた吸気圧
センサにより求めることを特徴とする請求項６記載の燃
焼式ヒータを有する内燃機関。7. The internal combustion engine having a combustion heater according to claim 6, wherein the pressure difference is obtained by intake pressure sensors provided upstream and downstream of the compressor in the intake passage.
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